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2013-2 Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
Aula 3
Prof: Carlos Eduardo de Carvalho Dantas
http://carloseduardoxp.wordpress.com
“Nunca con�e em um computador que você não pode jogar pela janela.” – Steve Wozniak
2013-2 Sistemas Operacionais
Operações do Sistema
Operacional
Se não existirem processos para executar,
dispositivos de I/O para servir e usuários a quem
responder, o Sistema Operacional permanecerá
inativo esperando que algo aconteça;
Eventos são indicados por interrupção ou exceção;
Deve ser assegurado que um erro em um programa
de usuário só cause problemas para o programa em
execução
2013-2 Sistemas Operacionais
Operações do Sistema
Operacional
Deve ser distinguido a execução de código do
Sistema Operacional e o código definido pelo
usuário;
Kernel (bit 0) e Usuário (bit 1)
2013-2 Sistemas Operacionais
Operações do Sistema
Operacional
Caso seja solicitado para executar uma instrução
privilegiada em modalidade de usuário, o hardware
não executará a instrução, tratando-a como ilegal e
interceptando-a para o Sistema Operacional;
O controle somente é devolvido ao Sistema
Operacional em situações de exceção, interrupção
ou chamada de Sistema (syscall);
Sistemas Operacionais antigos como o MS-DOS não
possuem modo dual;
Em casos de erros, o SO irá encerrá-lo
anormalmente
2013-2 Sistemas Operacionais
Operações do Sistema
Operacional
Caso seja solicitado para executar uma instrução
privilegiada em modalidade de usuário, o hardware
não executará a instrução, tratando-a como ilegal e
interceptando-a para o Sistema Operacional;
O controle somente é devolvido ao Sistema
Operacional em situações de exceção, interrupção
ou chamada de Sistema (syscall);
Sistemas Operacionais antigos como o MS-DOS não
possuem modo dual;
Em casos de erros, o SO irá encerrá-lo
anormalmente
2013-2 Sistemas Operacionais
Operações do Sistema
Operacional
Os Sistemas Operacionais modernos possuem um
Timer, que é configurado para interromper o
computador após um período especificado;
O sistema operacional posiciona um contador, onde
cada vez que o relógio marca, o contador é
decrementado, onde se atingir 0, ocorre uma
interrupção;
Ex: contador de 10 bits com relógio de 1 ms, permite
interrupções a intervalos de 1 a 1024 ms;
O SO pode tratar a interrupção como erro fatal ou dar
mais tempo ao programa.
2013-2 Sistemas Operacionais
Gerenciamento de processos
Um programa em execução é um processo;
Um processo precisa de tempo de CPU, memória,
arquivos e dispositivos de I/O para cumprir sua
tarefa;
Vários dados de inicialização podem ser enviados a
um processo;
Todo processo possui um ou mais contadores de
programa especificando a próxima instrução a ser
executada;
Dois processos associados ao mesmo programa são
duas sequências de execução separadas.
2013-2 Sistemas Operacionais
Gerenciamento de processos
Um processo com vários threads tem múltiplos
contadores de programa, cada um apontando para a
próxima instrução a ser executada por determinada
thread;
Alguns processos são do sistema operacional e
outros dos usuários;
Todos os processos são executados
concorrentemente pela multiplexação em uma única
CPU
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Gerenciamento de processos
O Sistema Operacional faz:
Scheduling de processos de usuário e do sistema;
Suspensão e retomada de processos;
Fornecimento de mecanismos para sincronização de
processos;
Fornecimento de mecanismos para comunicação
entre processos.
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Gerenciamento de memória
A memória principal é um repositório de dados de
acesso rápido compartilhado pela CPU e dispositivos
de I/O;
A memória principal é o único dispositivo de
armazenamento amplo que a CPU consegue
endereçar e acessar diretamente;
Para um programa ser executado, ele deve ser
mapeado para endereços absolutos e carregado na
memória;
Computadores devem manter vários programas na
memória, o que cria a necessidade do gerenciamento
2013-2 Sistemas Operacionais
Gerenciamento de memória
O Sistema Operacional faz:
Controlar que partes da memória estão sendo
executadas concorrentemente e usadas por quem;
Decidir que processos (ou parte deles) e dados
devem ser transferidos para dentro e fora da
memória;
Alocar e desalocar espaço na memória conforme
necessário.
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Gerenciamento do Sistema de
Arquivos
Sistemas operacionais abstraem as propriedades
físicas dos seus dispositivos de armazenamento, e
transforma em uma unidade lógica chamada arquivo;
Um arquivo é um conjunto de informações
relacionadas definido por seu criador;
Um diretório é um arquivo, contudo seu conteúdo se
restringe a ponteiros para os arquivos que estão
dentro do mesmo.
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Gerenciamento do Sistema de
Arquivos
O Sistema Operacional faz:
Criar e apagar arquivos;
Criar e apagar diretórios para organizar arquivos;
Suportar primitivas para manipulação de arquivos e
diretórios;
Mapear arquivos para a memória secundária;
Fazer backup de arquivos em mídias de
armazenamento estáveis (não-voláteis)
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Gerenciamento de
Armazenamento de Massa
A memória secundária deve ser backup para a
memória principal;
Grande parte dos programas são armazenados em
disco até ser carregado na memória, e usam o disco
como fonte e destino do processamento
O sistema Operacional faz:
Gerenciamento do espaço livre;
Alocação de espaço de armazenamento;
Scheduling de disco.
2013-2 Sistemas Operacionais
Armazenamento em Cache
Quando se precisa de uma informação específica,
primeiro verifica se esta está em cache;
Registradores índice fornecem um cache de alta
velocidade para a memória principal;
Pelo tamanho limitado dos caches, o gerenciamento
do cache é um problema de projeto
2013-2 Sistemas Operacionais
Armazenamento em Cache
Um inteiro a ser incrementado em 1 precisa de:
Operação de I/O copiando na memória principal o
bloco de disco que o inteiro reside;
Copia o inteiro para o cache e em um registrador
interno;
O incremento é realizado e volta atualizando nos
dispositivos.
2013-2 Sistemas Operacionais
Sistemas de I/O
O Sistema Operacional oculta dos usuários as
particularidades dos dispositivos de Hardware;
O Sistema Operacional faz:
Um componente de gerenciamento de memória que
inclui buffer, cache e spooling;
Uma interface genérica para drivers de dispositivos;
Drivers para dispositivos de hardware específicos.
Só o driver do dispositivo conhece as peculiaridades
do dispositivo específico ao qual é atribuído
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Proteção e Segurança
O acesso aos dados deve ser regulado;
Proteção é qualquer mecanismo de controle do
acesso de processos ou usuários aos recursos;
A segurança deve defender o sistema de ataques
internos e externos;
Sistemas modernos mantém ID de segurança, que é
o ID de usuário. Esse ID é associado a todos os
processos e threads do usuário